氣泡輕質土路基在城市高架項目中的應用探析

李從保，王旭東，江磊

（1.安徽交通建設股份有限公司，安徽 合肥 230041；2.安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

1 引言

氣泡混合輕質土是通過發泡系統將泡沫與水泥漿、土均勻混合，然后經過發泡機的泵送系統進行現澆施工，經自然養護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質路基填筑材料。其具有容重小，工后沉降小，自立性好、側向位移可控，耐久環保等特性。

氣泡輕質土材料特性 表1

氣泡輕質土在老路改擴建、橋臺路基處理、軟基處理、溝槽回填等道路施工建設中應用廣泛，如在新老路基拼接，因氣泡輕質土質量輕，作為路基拼接，路基附加應力小，新老路基差異沉降較小。氣泡輕質土可作為橋臺，因其質量輕，橋臺可采用擴大基礎，取消樁基及承臺，節約工程造價；在部分路基設計中，因坡腳征地受限，常規路基放坡影響周邊構筑物，也可采用氣泡輕質土路基，減少占地。

2 項目背景

文忠路位于合肥市新站高新區，南起郎溪路與包公大道交口，終點至滬陜高速，全長約12.24km。文忠路規劃為城市快速路，主要承擔跨區域長距離交通。

合肥軌道3 號線沿文忠路（包公大道至淮海大道段）鋪設，目前3 號線已正式運營。本次文忠路快速化改造，需考慮對軌道3 號線影響，部分高架橋匝道位于軌道線位上方，匝道填土荷載對3號線有一定影響。同時,文忠路地下管線復雜，本次改造匝道擋墻基礎開挖需避讓較多地下管線。因此本次設計匝道路基采用氣泡輕質土填筑。

圖1 項目地理位置圖

文忠路與包公大道交口互通中，包公大道左轉匝道位于3 號線地鐵正上方，由于匝道橋梁橋墩布設困難，其匝道橋頭路基填土高度約為6.5m。若匝道采用常規填土路基，其最大填土荷載125kPa,對3 號線盾構結構的變形較大，影響3號線運營安全。

圖2 匝道與3號線位置關系圖

采用氣泡輕質土，可有效減少路基填土荷載，最大填土荷載為50kPa。

3 高架橋匝道路基填料及支擋方案比選

合肥市城市高架橋上下匝道橋頭路基因用地受限，基本采用直立擋墻+石灰改善土填筑路基。而直立擋墻基本采用懸臂式鋼筋混凝土擋墻，墻頂設置防撞護欄。

本項目部分匝道路基位于3 號線上部，同時老路地下管線較多，遷移難度較大。綜合對傳統匝道路基與氣泡輕質土路基進行比較。

氣泡輕質土擋墻與普通擋墻相比具有以下優點：

①氣泡混合輕質土填筑路基，可大幅降低填筑荷載，減小地基附加應力和側向位移；

②氣泡輕質土擋墻基礎深度和寬度小，開挖面小，對地下管道、現狀交通、軌道三號線運行等影響小；

③氣泡輕質土施工采用管路泵送方式現澆，可在狹小空間澆筑，無需碾壓或振搗，工期短，對周邊交通影響小。

4 氣泡輕質土路基設計及驗算

4.1 氣泡輕質土路基設計

根據《公路路基設計規范》（JTGD30-2015）以及相關項目設計經驗，氣泡輕質土作為路基填料，其容重及強度應滿足以下要求：

①路床80cm 以內濕容重等級不小于W6，其余區域濕容重等級不小于W5；

②路床80cm 以內強度等級不小于CF1.0，其余區域強度等級不小于CF0.8；

③同時為加強氣泡混合輕質土的穩定性，在輕質土填筑路基底部、頂部50cm 以內等部位應力集中位置分別設計了1 層（填筑高度小于5m）和2 層（填筑 高 度 大 于 5m）φ3.2—100mm×100mm鍍鋅鋼絲網。

氣泡混合輕質土填筑體兩側采用預制水泥面板防護，由拉筋及角鋼固定。

圖3 泡沫輕質土路基面板設置大樣圖

4.2 氣泡輕質土路基驗算

4.2.1 強度驗算

填筑體抗壓強度驗算按《氣泡混合輕質土填筑工程技術規程》（CJJ/T 177-2012）式4.5.5 -1 驗算路床填筑體強度如下：

設計路床填筑體抗壓強度CF1.0=1MPa＞qu2，滿足要求。

4.2.2 抗滑動穩定性驗算

5 氣泡輕質土施工工藝

氣泡輕質土施工工藝主要包含：施工準備，基底處理、設備安裝調試、模板制作安裝、輕質土澆筑、輕質土養護等。其流程圖詳見圖4所示。

圖4 泡沫輕質土路基施工流程圖

泡沫生成：泡沫由發泡劑稀釋后加壓縮空氣，經過發泡設備后產生，泡沫應細密、穩定。

輕質土制備：先將水泥漿通過現場拌和，制備連續，同時將泡沫與加壓水泥漿混合，形成輕質土。

模板制作：開挖面板基礎，設置碎石墊層、安插角鋼支柱并澆筑C25混凝土。本次設計面板采用混凝土預制，混凝土強度為C35，面板厚度為4cm，面板預留掛鉤，面板掛鉤采用鋼筋與立柱焊接牢固。

氣泡輕質土澆筑：氣泡輕質土澆筑前，應確保基底無積水，基底土層進行碾壓處理，壓實度不小于92%。同時根據設計要求基底鋪設鋼絲網和排水盲管。

氣泡輕質土單層澆筑厚度按照0.5m 控制，施工期間氣溫不低于15℃，上下層澆筑時間間隔按照混凝土初凝時間確定。同時澆筑過程中如遇下雨，應立即停止澆筑，并將澆筑后的輕質土進行覆蓋。

氣泡輕質土、面板以及基礎每隔10m～15m 設置沉降縫，沉降縫采用聚苯乙烯板，板厚3cm。輕質土澆筑完后應將表面掃平。

路床部位的氣泡輕質土每層澆筑完畢后，采用塑料薄膜覆蓋保濕養護，最后一層澆筑完畢后，養護時間不小于7d。路床氣泡輕質土施工完畢后應鋪設鋼絲網，同時對輕質土植筋，設置防撞護欄。

圖5 泡沫輕質土路基剖面圖

6 結論

本文以文忠路改造項目為例，針對氣泡輕質土優點、路基的設計、施工工藝進行詳細的論述。氣泡輕質土路基擋墻具有自重小、開挖面小、施工速度快等優點，在城市道路快速改造中能較好地減少路基擋墻開挖范圍和對地下地鐵及地下構筑物的影響。因此，在此類項目中有較好的應用前景。